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Elastische Kupplung.
Bei den meisten elastischen Ganzmetallkupplüngen dienen als elastische Kupplungsglieder zwischen dem treibenden und dem getriebenen Kupplungsteil Federn, die durch die zu übertragenden Kräfte auf Biegung, Druck oder Zug beansprucht werden. Die diesen Kupplungen anhaftenden Nachteile der Grösse, Schwere und des hohen Preises hat man durch die Verwendung von auf Verdrehung beanspruchten Stäben als elastische Kupplungsglieder zu beseitigen gesucht. Damit hat man eine bessere Ausnutzung des Werkstoffes und demgemäss einen geringeren Stoffaufwand erreicht, so dass die Kupplungen leichter, kleiner und billiger sind. Ausserdem haben auf Verdrehung beanspruchte Kupplungsstäbe den Vorteil, dass sie für jede Beanspruchung rechnerisch genau und zuverlässig bestimmt werden können.
Die Verwendung von auf Verdrehung beanspruchten Stabfedern hat aber den Nachteil, dass es schwierig ist, die an der Kupplung wirkenden Umfangskräfte unter Ausschaltung jeglicher Biegungbeanspruchung als Verdrehungskräfte in die Federn einzuleiten. Bei den bekannten Kupplungen mit geraden Stabfedern liegen die beiden Federenden weit auseinander. Jede Stabfeder ist in der einen Kupplungshälfte in zwei Lagerstellen geführt und greift mit einem oder zwei rechtwinklig zur Feder stehenden Kurbelarmen in die andere Kupplungshälfte ein. Die Kurbelarme werden entweder durch rechtwinklige Abbiegungen der Stabfederenden selbst oder durch besonders aufgesetzte Kurbeln gebildet.
In jedem Fall treten verschiedene Nachteile auf. Die Lagerungen der Stabfedern beanspruchen Raum, verteuern die Kupplung und nehmen den Federn die Möglichkeit, sich gegenseitigen Verlagerungen der gekuppelten Wellen durch elastisches Nachgeben anzupassen. Daher müssen die Kurbelenden kugelig ausgebildet werden, um ihnen die erforderliche Einstellmöglichkeit zu geben. Damit ist der Nachteil verbunden, dass die Kraftübertragung nur in kleinen punktförmigen Flächen erfolgt, in denen grosse Flächendrücke auftreten, die zur vorzeitigen Abnutzung führen. Die Ausrüstung der Stabfedem mit besonderen Kurbeln macht ausserdem die Kupplungen erheblich verwickelter und teurer.
Auch die bekannten Kupplungen mit bügelförmigen Kupplungsfeder, deren Enden in je einen der beiden Kupplungsteile eingreifen, haben den Nachteil, dass diese bügelförmigen Kupplungsfeder insbesondere an dem eingespannten Enden auf Biegung beansprucht werden.
Alle diese Nachteile werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Enden der als bügelförmig Federn (sogenannte C-Federn) ausgebildeten Kupplungsglieder, deren jedes je in einen Kupplungsteil eingreift, dicht beieinander angeordnet werden. Dadurch werden Axialkräfte und schädliche Einspannmomente leicht vermieden, und die Federn werden nur oder vorwiegend auf Drehung beansprucht. Auch wenn die Federenden nahe beieinanderliegen, ist die Beweglichkeit der beiden Wellenenden sowohl in radialer wie axialer Richtung genügend gross, die bei solchen Wellenverlagemngen auftretenden Gleitbewegungen bleiben klein, so dass praktisch keine Abnutzung eintritt.
Die Bügelfedern können auf dem ganzen Kupplungsumfang in Axialebenen dicht nebeneinandergelegt werden, so dass die Kupplungen sehr klein werden und ein im Verhältnis zum Kupplungsgewicht ausserordentlich grosses Arbeitsvermögen aufweisen. Es ist aber auch möglich, die Federn schräg anzuordnen. Die Lage- rung der Federn ist sehr einfach. Ihre Enden können entweder fest eingespannt werden, so dass sie sich in den Lagerungen nicht drehen können, oder drehbar in den Lagerstellen liegen. Auch bei Belastung
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der Kupplung bleiben die Federenden axial und parallel und infolgedessen die Berührung zwischen den Federenden und ihren Lagerstellen vollkommen erhalten, so dass keine Punkt-oder Linienberührung, sondern immer Flächenberührung vorhanden ist und demgemäss die Drücke klein bleiben.
Die Form der Feder wird zwecks bester Ausnutzung des Federgewichtes vorteilhaft so gewählt, dass in einem möglichst grossen Teil jeder Feder die gleichen Materialbeanspruchungen auftreten. Dies kann bei geschmiedeten oder gegossenen Federn durch entsprechende Abstufung des Materialquerschnittes erzielt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Feder als Träger gleicher Festigkeit auszubilden. Bei Federn mit gleichbleibendem Querschnitt wird die Forderung gleicher Materialbeanspruehung an allen Stellen dadurch erfüllt, dass die Federenden, an denen die Kupplungsteile angreifen, beweglich gelagert werden und sich im Krümmungsmittelpunkt des Federbügels befinden. Anordnungen mit drehbar gelagerten Federenden besitzen durch die beim Drehmoment auftretende Reibung besonders gute Schwingungsdämpfung.
Zum gleichen Zwecke können auch Anschläge vorgesehen werden. Wenn bei stärkeren Schwingungen die Federn gegen die Anschläge stossen, so werden die Schwingungen gestört und abgedämpft. Diese Anschläge können zugleich dazu dienen, Überbelastungen der Federn vorzubeugen. Von dem Augenblick an, in dem sich die Federn gegen die Anschläge legen, wirkt die Kupplung als starre Kupplung.
, Falls die Federenden so eingespannt werden, dass sie sich nicht verdrehen können, so ist als Federform bei gleichbleibendem Materialquerschnitt der an einer Stelle offene Kreisring die günstigste. Für diese Verhältnisse kann es vorteilhaft sein, alle Federbügel aus einem Stück herzustellen in der Weise, dass die Federbügel an jedem Ende mit dem benachbarten Federbügel zusammenhängen.
Für die Anordnung der Federbügel besteht eine Reihe von Möglichkeiten. Eine besonders einfache Form für die beiden Kupplungsflanschen bekommt man, wenn die Federbügel um die Kupplungsflanschen herumgreifen. Diese Anordnung erfordert jedoch in den meisten Fällen einen besonderen Schutzmantel für die Federbügel. Sind die Kupplungsflanschen schalenartig ausgebildet und liegen die Federenden innerhalb-dieser Schalen geschützt, so ist ein besonderer-Schutzmantel überflüssig. Die Federbügel beanspruchen besonders wenig Raum, wenn sie in Radialebenen rings um die Welle angeordnet werden.
Es ist für das Wesen der erfindungsgemässen Kupplung gleichgültig, auf welche Weise die Bügelfedern in den beiden Kupplungsteilen befestigt sind. Sowohl in Nuten als auch in Löchern kann ein befriedigender Eingriff erzielt werden. Für den Zusammenbau ist es wertvoll, die Federn wenigstens in einem Kupplungsteil in achsparallelen Bohrungen oder Nuten zu halten. Die Kupplung kann dann durch einfaches achsparalleles Verschieben eines Kupplungsflansches in oder ausser Eingriff gebracht werden.
Bei den einfachsten und-besten Federformen liegen die-Federenden dicht beieinander in der Peripherie oder innerhalb des Federbügels. Hier macht der Zusammenbau Schwierigkeiten, besonders wenn harte Federn und eine möglichst spielfreie Verbindung der Federenden mit den Kupplungsteilen verlangt werden. Deshalb ist-in solchen Fällen eine Lagerung der Federenden'in Nuten. oder'Schlitzen unumgänglich. Man kann sie ohne Beeinträchtigung des Federungsvermögens spielfrei bekommen, wenn man die Federn in der Nähe der Enden dünner macht als an-den Enden selbst oder indem -man die- Federenden durch aufgesetzte Führungsstücke verstärkt.
In-diesem Falle müssen die'Schlitze in den Kupplungsteilen mit engem, offenem Ende entsprechend dem dünneren Teil der Feder und nach innen zu mit zu den verstärkten'Federenden passenden Erweiterungen versehen werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Feder erhält man, wenn man eine bügelförmige
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dann nicht gegeneinandergerichtet, verlaufen aber parallel zueinander, wobei sie zweckmässig um einen der Schlitzteilung entsprechenden Betrag gegeneinander verschoben sind. Das Ende, der- einen Feder wird in einem Führungsschlitz der einen Kupplungshälfte geführt, während das andere Federende nicht
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20 und 21 je eine Ausführungsform in zwei Schnitten, senkrecht und parallel zur Achse der gekuppelten
Wellen, darstellen ; in Fig. 11 ist eine Einzelheit und in Fig. 22 eine besondere Ausführung wiedergegeben.
Bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 liegen die Bügelfedern 1 innerhalb des schalenförmig ausgebildeten Kupplungsflansches 2, der am äusseren Rande mit Nuten 6 versehen ist, in die das eine Ende der Bügelfedern eingreift. Das andere Ende der Bügelfedern ist in Bohrungen 3 des Flansches 4 des andern-Kupplungsteiles gelagert.
Bei der Ausführungsform der Kupplung nach Fig. 3 und 4 sind die Federn 1 zwecks gleichmässiger Beanspruchung auf die ganze-Länge der Feder, entsprechend den in jedem Punkt der Feder auftretenden Kräften, mit verschiedenem. Querschnitt ausgebildet. Ihre Enden liegen innen in aehsparallelen Bohrungen-3 der Kupplungsflanschen 2 und 4. ".
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Während die Federenden bei dieser Ausführungsform voneinander weggerichtet sind, zeigen die Fig. 5 und 6 eine Kupplung, bei der die Federn 1 die beiden Kupplungsflansche 2 und 4 umgreifen und die Enden der Federn gegeneinandergerichtet sind. Sie sind in beiden Flanschen in achsparallelen Bohrungen 3 gehalten. Ein Nachteil dieser Ausführung ist es, dass die Federenden verhältnismässig weit auseinanderliegen.
Diesem Mangel kann durch eine Ausführung gemäss Fig. 7 und 8 dadurch abgeholfen werden, dass die Flanschen aussen bis auf die Mitte der Löcher 3 abgesetzt sind. Der zum Einführen der Feder notwendige Spielraum zwischen beiden Federenden wird durch diese Anordnung auf ein Mindestmass beschränkt. Die Fig. 8 zeigt gleichzeitig eine besonders elastische Form der Federn 1. Diese sind nahezu Kreisringe, deren Enden so nach innen gebogen sind, dass sie sich im Mittelpunkt befinden.
Fig. 9,10 und 11 zeigen eine Anordnung der Federn mit fest eingespannten Enden. Die Form ist hier zweckmässig ein einfacher Kreisring. Die Ausführung der Feder nach Fig. 11 ist insofern besonders bemerkenswert, als hier eine Möglichkeit gezeigt wird, wie sämtliche Bügelfedern 1 aus einem einzigen Stück geformt werden können. Die Ringfedern sind in den symmetrisch ausgeführten Kupplungshälften 2 und 4 in Nuten gelagert, die ein einfaches Aus-und Einrücken der Kupplung durch axiales Verschieben des einen Kupplungsteiles gestatten.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 und 13 ist die Feder 1 als einfacher Bügel ausgebildet.
Die Federn sind bei 5 seitlich abgeflacht, so dass sie ohne Schwierigkeit in die zylindrisch bearbeiteten Schlitze 6 der beiden Kupplungshälften 2 und 4 eingeführt werden können. Die verstärkten Federenden 7 haben genau denselben Durchmesser wie die zylindrischen Nuten 6.
Fig. 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführung der Kupplung. Die Federn 1 sind hier wiederum als Kreisringe ausgebildet, deren Enden sich im Mittelpunkt des Kreises befinden. Zwecks spielfreier Führung in den zylindrisch ausgeweiteten Nuten 6 sind die Federenden mit aufgesetzten zylindrischen Führungsstücken 7 versehen. Hiedurch wird eine spielfreie Verbindung der beiden Kupplungsteile 2 und 4 erreicht.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 16-19 sind die Federenden 7 um einen Betrag voneinander entfernt, der grösser ist als die Drahtstärke. Er hängt von der Festigkeit des zwischen den Schlitzen befindlichen Materials ab, das nicht ausbrechen soll. Wie aus Fig. 18 zu ersehen ist, liegt das eine Federende im Schlitz 6 der einen Kupplungshälfte 2 und das andere Ende in dem nächstliegenden Schlitz der andern Kupplungsschale 4. Die Federn 1 haben auch hier Einfräsungen 5 zum Einführen in die Schlitze 6 der Kupplungshälften 2 und 4.
Bei der Kupplung mit Federn 1 (s. Fig. 20 und 21), deren Enden 3 nach aussen gebogen sind, kann die Anordnung der Federenden genau so sein. Die Federenden sind auch hier um den Betrag einer Schlitzteilung versetzt eingefügt. Um die Zeichnung deutlicher zu machen, ist in den Fig. 18 und 20 jeweils eine in Wirklichkeit noch zwischen den gezeichneten Federn liegende Feder weggelassen.
Um ein härteres Material für die Schlitzführungen verwenden zu können und das Einfügen der Federn in beide Kupplungshälften zu erleichtern, kann auch, wie Fig. 22 zeigt, eine oder jede Kupplungshälfte mit einem Führungszwischenring 8 versehen werden. In diesen lassen sich die Schlitze 6 leicht einfräsen oder bohren. Sind die Federn in die Zwischenring 8 eingesetzt, so werden die Kupplungshälften 2 und 4 mit Hilfe von Überwurfmuttern 9 auf die Schalen aufgezogen und die Zwischenring zwischen diese gespannt.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Federbügel selbst durch Wickeln leichter hergestellt werden können. Ausserdem ist ein Kippen der Federn, wie es bei ebenen Federn vorkommen kann, nicht mehr möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elastische Kupplung, deren Kupplungsglieder bügelförmige Federn sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden jeder der bügelförmigen Federn, von denen jedes in einen der beiden Kupplungsteile eingreift, so nahe aneinanderliegen, als es die notwendige Beweglichkeit der Enden der Wellen gegeneinander zulässt, und die bügelförmigen Federn infolgedessen nur oder vorwiegend auf Drehung, nicht aber auf Biegung beansprucht werden.